Шаровые краны на давление Ру 25: конструкция, материалы, применение и подбор

Шаровой кран с условным давлением Ру 25 (PN25) — это трубопроводная арматура, рассчитанная на номинальное давление 25 бар (2,5 МПа) при температуре рабочей среды 20°C. Данный класс давления является одним из наиболее распространенных в системах теплоснабжения, горячего и холодного водоснабжения, а также в различных технологических линиях промышленных предприятий. Конструкция крана основана на запирающем элементе сферической формы (плунжере) с сквозным отверстием, который поворачивается на 90 градусов вокруг оси, перпендикулярной потоку среды. В открытом положении отверстие в шаре совпадает с осью трубопровода, обеспечивая минимальное гидравлическое сопротивление. В закрытом положении развернутая на 90 градусов сфера перекрывает проход, а герметичность обеспечивается прижатием шара к уплотнительным кольцам (седлам).

Конструктивные особенности и материалы исполнения

Конструкция шарового крана Ру 25 определяется его назначением, диаметром и типом присоединения. Основными компонентами являются:

• Корпус: Изготавливается из углеродистой стали (Ст20, 25Л), нержавеющей стали (12Х18Н9ТЛ, 08Х18Н10), латуни (ЛС59-1) или ковкого чугуна (ВЧ-40, ВЧ-50). Для агрессивных сред применяются корпуса из титана или специальных сплавов. Корпус может быть цельносварным, разборным (с фланцевым соединением половин) или комбинированным.
• Шар (затвор): Обычно изготавливается из нержавеющей стали с хромированием или полировкой для снижения трения и повышения коррозионной стойкости. Для сред с абразивными включениями могут применяться шары с твердым напылением.
• Седла (уплотнительные кольца): Ключевой элемент для герметичности. Наиболее распространены уплотнения из тефлона (PTFE), модифицированного тефлона (RPTFE), нейлона, полиамида, делонов или фторкаучука (FKM/Viton). Выбор материала зависит от температуры и химического состава рабочей среды.
• Шпиндель (шток): Передает крутящий момент от рукоятки или привода к шару. Выполняется из нержавеющей стали. Конструкция штока — с противовырывным элементом, что предотвращает его выбивание под давлением.
• Уплотнение штока: Обеспечивает герметичность в месте выхода штока из корпуса. Используются сальниковые уплотнения из графита, PTFE или эластомеров.
• Присоединительные концы: Для Ру 25 распространены фланцевые соединения (по ГОСТ 33259-2015 (ЕН 1092-2), ГОСТ 12815-80), муфтовые (внутренняя/наружная резьба), а также под приварку (стыковую или в раструб).

Классификация и типы шаровых кранов Ру 25

Шаровые краны классифицируются по нескольким ключевым признакам:

По типу прохода:

• Полнопроходные (Full Bore, FB): Диаметр отверстия в шаре равен или практически равен внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода (коэффициент прохода ~0.9-1.0). Обеспечивают минимальные потери давления, используются на магистральных линиях.
• Стандартнопроходные (Reduced Bore, RB): Диаметр отверстия в шаре на один типоразмер меньше диаметра присоединения крана (коэффициент прохода ~0.7-0.8). Более компактны и экономичны, применяются там, где гидравлическое сопротивление не критично.

По типу корпуса:

• Цельносварные (неразборные): Высокая надежность, минимальный риск внешней протечки. Применяются на ответственных объектах.
• Разборные (фланцевые, комбинированные): Позволяют проводить обслуживание и ремонт, замену уплотнений.

По способу управления:

• Ручные (с рычагом или редуктором-бабочкой).
• С электроприводом (для АСУ ТП).
• С пневмо- или гидроприводом (для взрывоопасных зон).

Таблица 1: Основные материалы корпуса и сферы применения кранов Ру 25

Материал корпуса	Температурный диапазон	Основные среды	Стандарты
Углеродистая сталь (Ст20)	-40°C до +200°C*	Вода, пар, нефтепродукты, инертные газы, воздух	ГОСТ 28908-91, ГОСТ 21345-2005
Нержавеющая сталь (12Х18Н10Т)	-60°C до +300°C	Агрессивные жидкости и газы, пищевые продукты, химические реагенты высокой чистоты	ГОСТ 28908-91, ISO 17292
Латунь	-20°C до +150°C	ХВС, ГВС, сжатый воздух, неагрессивные жидкости	ГОСТ Р 55509-2013, EN 12516-1
Ковкий чугун (ВЧ-50)	-30°C до +120°C	Вода, пар, воздух, инертные газы	ГОСТ Р 55509-2013, EN 12516-1

*Температурный диапазон может сужаться в зависимости от материала уплотнений.

Таблица 2: Материалы уплотнительных седел для различных сред

Материал седла	Макс. температура	Химическая стойкость	Рекомендуемые среды
PTFE (Тефлон)	+150°C	Универсальная, кроме щелочных металлов и фтора	Вода, пар, химические реагенты, пищевые продукты
RPTFE (Усиленный тефлон)	+180°C	Выше, чем у PTFE	Агрессивные среды, пар повышенной температуры
Фторкаучук (FKM/Viton)	+200°C	Масла, топливо, многие кислоты, углеводороды	Гидравлические системы, нефтепродукты, масла
Nylon (Полиамид)	+100°C	Хорошая к абразивному износу	Вода, воздух, инертные газы с механическими примесями

Области применения в энергетике и промышленности

Шаровые краны Ру 25 находят широкое применение благодаря надежности и простоте эксплуатации:

• Теплоэнергетика: В системах технологического водоснабжения, подпитки тепловых сетей, обвязке теплообменного оборудования, в качестве запорной арматуры на трубопроводах с температурой до 150-180°C.
• Водоснабжение и водоотведение: На магистральных и распределительных сетях холодной и горячей воды, для отключения участков трубопроводов, гидрантов, насосных станций.
• Промышленные трубопроводы: В качестве отсечной арматуры на линиях подачи сжатого воздуха, инертных газов (азот, аргон), слабоагрессивных технологических сред.
• Нефтегазовая отрасль: На вспомогательных линиях (топливо, масло, вода) с давлением до 25 бар.

Критерии выбора шарового крана Ру 25

При подборе арматуры необходимо учитывать комплекс параметров:

1. Рабочая среда: Определяет материал корпуса, шара и, главное, уплотнений. Учитывается химический состав, наличие абразивных частиц, вязкость.
2. Рабочие параметры: Давление (не должно превышать Ру 25 при соответствующей температуре) и температура (с поправкой на материал седел).
3. Диаметр условного прохода (Ду, DN): От 10 до 500 мм и более. Для Ру 25 наиболее ходовые размеры — от Ду15 до Ду200.
4. Тип присоединения: Должен соответствовать трубопроводу. Фланцевые соединения требуют проверки на соответствие стандартам (ГОСТ, DIN, ANSI).
5. Климатические условия и место установки: Для наружной установки выбирается арматура с соответствующим климатическим исполнением (У, УХЛ, ХЛ).
6. Требования к герметичности: Класс герметичности по ГОСТ 9544-2016 (А, В, С) или ISO 5208. Для большинства систем требуется класс А (полная герметичность).
7. Управление: Ручное или автоматизированное. Для больших диаметров (свыше Ду150) обязателен редуктор или привод.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Монтаж фланцевых кранов Ру 25 осуществляется с использованием уплотнительных прокладок (паронит, фторопласт, металлографит) и крепежа, соответствующего давлению и среде. Затяжка болтов должна производиться крест-накрест с рекомендуемым моментом. При монтаже необходимо обеспечить соосность трубопроводов, чтобы избежать механических напряжений в корпусе крана. Запрещается использовать рычаг управления для монтажного вращения крана или в качестве опоры.

Эксплуатация требует периодической проверки на отсутствие внешних протечек, плавность хода. При появлении подтекания по штоку в кранах с сальниковым уплотнением возможна подтяжка нажимной втулки (если это предусмотрено конструкцией). Основной ресурс крана определяется износом седел. Ремонт большинства промышленных кранов Ру 25 предполагает замену картриджа (шара с седлами в сборе) или уплотнительных колец в полевых условиях, что требует специального инструмента и навыков.

Нормативная и техническая документация

• ГОСТ 28908-91 «Краны шаровые. Общие технические условия».
• ГОСТ Р 55509-2013 «Арматура трубопроводная. Арматура из коррозионно-стойкой стали».
• ГОСТ 21345-2005 «Краны шаровые, конусные и цилиндрические. Общие технические условия».
• ГОСТ 9544-2016 «Арматура трубопроводная. Нормы герметичности затворов».
• Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 010/2011 «О безопасности машин и оборудования».
• Паспорт и руководство по эксплуатации конкретного изделия от производителя.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается Ру от PN?

Ру (условное давление) и PN (номинальное давление) — это, по сути, аналогичные обозначения класса давления по разным системам стандартов (ГОСТ и DIN/EN). PN25 и Ру 25 обозначают одно и то же номинальное давление — 25 бар. Однако при выборе арматуры для конкретных условий необходимо учитывать, что допустимое рабочее давление при повышенных температурах снижается. Производитель в паспорте изделия обязан указывать зависимость «давление-температура».

Можно ли использовать кран Ру 25 для пара?

Да, но с существенными оговорками. Необходимо выбрать кран с корпусом из углеродистой или нержавеющей стали и уплотнениями, рассчитанными на высокую температуру (RPTFE, металлографит). Стандартные уплотнения из PTFE или фторкаучука имеют ограничение, как правило, до 180-200°C. Также важно, чтобы рабочее давление пара при фактической температуре не превышало допустимое для данного крана по графику «P-T».

Что означает «полнопроходной» и в чем его преимущество?

Полнопроходной (Full Bore) кран имеет внутренний диаметр прохода, практически равный внутреннему диаметру трубопровода. Преимущества: минимальные потери давления (гидравлическое сопротивление), возможность проведения скребков или очистных устройств (для трубопроводов), более точный учет расхода. Недостаток: более крупные габариты и высокая стоимость по сравнению со стандартнопроходным (Reduced Bore) краном того же Ду.

Как часто нужно обслуживать шаровые краны?

Шаровые краны относятся к категории малообслуживаемой арматуры. При корректной эксплуатации в среде без абразивов и в пределах рабочих параметров их ресурс до первого обслуживания может составлять 8-10 тысяч циклов или более. Профилактический осмотр на предмет плавности хода и внешних протечек рекомендуется проводить в соответствии с графиком ППР (планово-предупредительных ремонтов) предприятия, но не реже 1 раза в год. Обслуживание (смазка, замена уплотнений) проводится по факту необходимости.

Почему кран с электроприводом может не закрыться до конца?

Основные причины: попадание механических частиц (окалина, песок) в зону между шаром и седлом; износ или деформация уплотнительных седел; недостаточный крутящий момент, развиваемый электроприводом (требуется его регулировка или установка привода с большим моментом); низкое напряжение питания привода. Перед установкой привода необходимо убедиться, что его момент (Нм) превышает требуемый для управления конкретным краном (указывается в паспорте крана).

Как правильно хранить шаровые краны до монтажа?

Краны должны храниться в закрытых сухих помещениях. Запорная арматура должна находиться в положении «приоткрыто» (примерно на 5-10° от полностью закрытого состояния) для предотвращения деформации уплотнительных седел. Фланцевые поверхности и резьбовые соединения должны быть защищены от коррозии и механических повреждений заглушками или крышками. Не допускается складирование кранов друг на друга.